曲面外板支撐座板的安裝方式探索

楊 瀛 張潤燦

(廣船國際技術(shù)中心)

0 前言

船舶建造中，分段或總段的地面總組、船塢搭載都要用到一種必不可少的輔助工裝——支撐，用于輔助分段或總段的定位及頂升，但是支撐不能直接頂碰在船舶外板上，特別是線型曲度較大的外板，必須通過支撐座進行轉(zhuǎn)接及力的傳導。

1 支撐座的形式及選用原則

1.1 形式

按支撐板的自由邊與底板所形成的角度，支撐座可分為如下兩種基本型式：

（1）K90 型：支撐板垂直角接于底板，且支撐板的自由板邊與底板呈90°角，見圖1；

（2）K45 型：支撐板垂直角接于底板，且支撐板的自由板邊與底板呈45°角，見圖2。

1.2 選用

根據(jù)支撐位置所在外板的近似切線與水平線所成的角度進行選用，見圖2。

a）0°≤θ＜40°時，選用K90 型支撐座；

b）40°≤θ≤90°時，選用K45 型支撐座。

2 支撐座的一般安裝要求

根據(jù)各型船分段支撐布置圖的要求進行支撐座預制型號的粗定位，并對支撐座的支撐板和肘板進行預修割。

除有特別要求外，安裝時需首先保證支撐座的底板與船體的水平基面平行，這是保證后續(xù)的船舶支撐能正確擺放和頂升的前提，然后按以下要求進行支撐座的整體定位和安裝：

（1）K90 型的肘板應與船體縱骨等結(jié)構(gòu)對位安裝，見圖3；

（2）K45 型的底板應與船體平臺板或縱骨等結(jié)構(gòu)對位安裝，見圖4。

3 支撐座在曲面外板的安裝難點與常見問題

在一般情況下，分段為水平放置的正態(tài)或反態(tài)建造時，可使用水平尺進行支撐座底板的水平定位，操作難度不大，但這種類型的分段在整個船舶中僅占很少的一部分。

因分段形狀和吊裝定位的特殊性，大部分需安裝支撐座的位置多集中在船舶艏、艉部區(qū)域，其分段的外板線型為雙曲面，加大了支撐座的定位和安裝難度，主要體現(xiàn)在以下方面：

圖1 支撐座的型式K90 型

圖2 支撐座的型式K45 型

圖2 支撐座角度選用原則

圖3 K90 型支撐座的安裝節(jié)點

圖4 K45 型支撐座的安裝節(jié)點

（1）支撐座的底板水平定位困難，特別是以外板為底，在雙斜切胎架上建造的分段，其船體基面與水平基面成一定夾角，采用普通的水平尺或其他常規(guī)測量手段，難以找準水平；

（2）支撐座的各構(gòu)件還必須沿著外板線型進行局部修割方可進行安裝焊接，如果是使用散切鋼板進行現(xiàn)場組裝焊接的，工作量更大，施工難度更高；

（3）在實際施工中，如果施工作業(yè)人員責任心欠缺和管理不到位，未校正支撐座的底板水平就隨意安裝，則會導致支撐座整體安裝偏斜、角度不正等問題，后續(xù)支撐工裝無法正常頂升，造成返工，嚴重的會導致支撐座變形開裂甚至分段傾覆，見圖5；

（4）雙曲面線型外板的分段，其內(nèi)部縱向骨材與肋板因線型內(nèi)收的原因開始呈現(xiàn)非垂直的角度，越靠近船舶艏、艉部區(qū)域，角度變化越大，支撐座的支撐板與船體肋板對正后，其底板很難同時與縱骨完全對正，此時支撐座底板的端部與船舶外板形成應力集中點，支撐受力頂升后，極容易造成外板損傷以及結(jié)構(gòu)變形。

4 支撐座的安裝方式探索

如何找準底板水平，是支撐座正確安裝的關(guān)鍵所在。

4.1 使用全站儀配合測量

在一般情況下，施工人員安裝支撐座的常規(guī)做法是根據(jù)圖紙中的支撐座位置和尺寸，進行現(xiàn)場修割定位安裝，這種方式隨意性大，錯誤率高。

為提高正確率，可使用全站儀進行配合，對支撐座的底板水平等數(shù)據(jù)進行精確測量，以指導現(xiàn)場安裝，這種方式具備一定的可操作性，但是因為涉及到全站儀的使用，成本高，效率低，并非最優(yōu)選擇。

4.2 建模后進行數(shù)控套料

在船舶設計中，AM 軟件已經(jīng)成熟使用并應用廣泛，可將支撐座作為標準件，納入AM 軟件進行建模和模擬，見圖6，并將支撐座的底板、支撐板和肘板套料進行數(shù)控切割。

圖5 雙曲面外板上支撐座安裝角度不正的現(xiàn)場情況

圖6 支撐座和支撐工裝的AM 模型

圖7 支撐座底板與船體縱骨無法完全對正時的安裝示意圖

圖8 支撐座的船體內(nèi)部扁鐵加強示意圖

采用此方式后，因為支撐座的各組成構(gòu)件均為數(shù)控件，基本無需施工人員在現(xiàn)場切割，減少了大量修割工作量，同時，因為構(gòu)件與外板線型基本吻合，在預先找準安裝位置后，可根據(jù)線型的貼合程度，對照圖紙給出的安裝數(shù)據(jù)，使用水平尺等工具在分段建造時進行支撐座的精確安裝，必要時也可以使用全站儀進行配合測量，大大提高支撐座的安裝精準度，應優(yōu)先采用。

4.3 底板無法完全對正骨材時的處理

K90 型支撐座的肘板或K45 型支撐座的底板無法完全對正船體骨材時，應首先保證支撐座與船體結(jié)構(gòu)的十字角點對正，再將支撐板與船體肋板/橫壁等結(jié)構(gòu)對位安裝，以保證主要受力構(gòu)件安裝正確，見圖7。

圖9 支撐座的底板定位臨時水平標桿

底板端部與結(jié)構(gòu)錯位要求不得超過50mm，當超過50mm 時，應在船體結(jié)構(gòu)面增設相應加強，加強的形式根據(jù)支撐布置位置的船體結(jié)構(gòu)確定，可選用三角肘板、扁鐵或E 型肘板等形式，見圖8。

當分段的肋板與船體基線面不垂直，在保證支撐座的底板水平后，無法使支撐板完全與船舶肋板對應時，也可將支撐座的底板和支撐板分別散裝，使底板水平的同時使支撐板與船舶肋板對正安裝。

4.4 其他要求

因胎架阻擋等原因無法在胎架建造階段安裝支撐座時，可在該安裝位置500×500 范圍內(nèi)豎立3 根或4 根扁鐵標桿，見圖9，將支撐座底板的水

5 結(jié)束語

平線引到標桿上并做好標記，待分段離胎后，根據(jù)圖紙確定支撐座的安裝位置，再參照標桿水平線進行支撐座底板的水平定位，以保證支撐座的安裝位置正確。支撐座的正確安裝，是保證分段或總段吊裝定位時船舶支撐安全頂升的前提，也是實現(xiàn)快速松車（吊車松鉤）的條件之一，如果安裝角度不正，不僅造成返工的材料和人工浪費，也對吊車使用效率造成極大影響，進而影響建造周期。因此必須從設計、工藝工法和現(xiàn)場管理等方面同時著手改進，以實現(xiàn)一次安裝的正確率，提高船舶建造生產(chǎn)效率和減少返工成本。